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最新刊期
2021年第55卷第4期
本期电子书
封面故事
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面向双关节机械臂的参数可调RBF神经网络控制
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
刘凌 1, 李志成 1, 2, 张莹 1, 2
2021, 55(4): 1-7. DOI: 10.7652/xjtuxb202104001
摘要:为解决双关节机械臂轨迹控制中误差逼近过程初始误差大、达到稳态所需时间较长的问题,提出了一种面向双关节机械臂的新型参数可调径向基(RBF)神经网络控制方法。首先,利用梯度下降法对RBF神经网络中心参数进行迭代修正,该参数可以根据机械臂的实时误差进行调整,实现中心参数的在线优化; 进一步,提出了一种输入边界可以调整的模糊补偿器,该补偿器通过测量机械臂轨迹误差及误差的导数,经过模糊推理后将补偿器输出传递给转矩控制模块,从而使机械臂的输出转矩更接近理想值; 最后,采用遗传算法对RBF神经网络函数宽度值进行了寻优。仿真结果表明,采用参数可调的RBF神经网络控制方法对机械臂控制力矩进行调整后,机械臂控制过程中的精确度提高了59%,并且将机械臂轨迹跟踪的稳定时间缩短了69%。
关键词:双关节机械臂;径向基神经网络;遗传算法;模糊补偿
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更新时间:2025-07-09
铣削过程多源扰动影响下直线电机推力电流频谱特性分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
权力 1, 2, 赵万华 1, 2
2021, 55(4): 8-19. DOI: 10.7652/xjtuxb202104002
摘要:针对机床实际铣削过程中进给系统受多源、多频扰动影响,特别是直驱进给系统由于“零传动”特性,运动精度受外界扰动影响更为显著的问题,研究了机床加工过程多源扰动机理、频谱特征及其影响下直线电机进给系统推力电流频谱特性,综合分析了铣削过程中刀具-主轴系统的多源扰动,建立了考虑刀具偏心跳动的铣削力模型、主轴离心力模型、主轴轴承振动模型,并分析多源扰动频谱特性。表征了多源扰动激励下直线电机进给系统输出位移波动特性,并在直线电机驱动的VMC0865机床上完成单轴进给切削实验。实验结果表明:在进给速度为1 500 mm/min、主轴转速为5 000 r/min、切宽为2 mm、切深为2 mm的情况下,X轴位移波动均方值从0.36 μm增加到0.81 μm,推力电流均方值从0.94 A增加到1.15 A; 推力电流增加了主轴转频及其倍频、分频、边频的谐波成分; 切削力会影响进给系统运动精度,从而影响零件加工质量和加工精度,验证了切削过程对直线电机进给系统推力电流频谱特征的影响; 对比了不同切削参数对进给系统推力电流频谱特征的影响,明确了主轴转速是对推力电流频谱特征最为显著的切削参数。该研究对于直驱进给系统控制算法改进与加工参数选择具有重要指导意义。
关键词:多源扰动;直线电机;推力电流;切削参数
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更新时间:2025-07-09
采用多变量耦合网络与变分图自编码器的机械设备异常检测方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张聪, 朱永生, 杨敏燕, 任智军, 闫柯, 洪军
2021(4): 20-28.
摘要:为了全面准确地检测出潜在的设备异常,针对汽轮机、风电转子等高关联耦合分布式系统多测点多源传感器产生的多维多态监测数据,提出了一种基于多变量耦合网络与变分图自编码器的异常检测方法。首先采用去趋势互相关分析(DCCA),定量分析多维变量间的耦合关系,构建复杂系统多变量耦合关系网络。在此基础上,建立基于无监督学习的变分图自编码模型,对系统多变量耦合关系网络进行特征提取,使用正常数据训练该模型,图卷积网络作为编码器学习输入数据的分布,采样获得其潜在表示,以实现耦合网络的重构,采用重建概率作为系统多维多态监测数据异常检测评价指标。最后以某火电厂汽轮机组转子系统监测数据为例开展异常检测分析,结果表明:考虑多维多态监测数据间的耦合关系,提高了系统异常检测的准确性和可靠性;引入基于变分图自编码器的无监督学习方法,降低了经验依赖性并克服了异常样本少的问题。
关键词:多变量耦合网络;变分图自编码;异常检测;无监督学习
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更新时间:2025-07-09
永磁同步电机的改进模型预测自抗扰前馈控制
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
殷凯轩, 高琳, 付文华, 刘珅
2021(4): 29-38.
摘要:针对永磁同步电机无差拍电流预测控制系统受参数扰动后会引起稳态误差和剧烈抖振的问题,采用一种前馈控制与无差拍控制相结合的改进控制策略,降低了参数扰动引起的电流和转矩脉动。在前馈通路中采用滑模扰动观测器与分数阶积分补偿相结合的快速响应控制策略,解决引入普通前馈控制带来的稳态误差增大问题。滑模观测器的滑模面采用以sgn函数为基础的二阶趋近律,进一步抑制除参数扰动外的干扰项。对传统的无差拍电流预测模型,引入普通前馈控制策略的电流预测模型以及在前馈通路中添加滑模扰动观测器与分数阶补偿策略的改进预测模型进行仿真对比。仿真结果表明:所提策略在不同工况下均可有效消除参数扰动引起的稳态误差并降低电流抖动,永磁同步电机调速系统的鲁棒性和动态性能得到了有效提高。
关键词:永磁同步电机;无差拍电流预测;参数扰动;前馈控制;滑模扰动观测器;分数阶积分
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更新时间:2025-07-09
五相永磁同步电机开路故障诊断
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
李添幸, 马瑞卿, 赵犇, 杨伟舟, 彭家勇
2021(4): 39-51.
摘要:针对五相永磁电机的单相(双相)开路故障,提出一种新的故障诊断策略。首先,分析了开路故障发生前、后逆变器端电压的输出特性,得到15种故障状态和正常状态下基波电流在α-β子空间的表达式。正常状态下基波电流在α-β子空间中的轨迹为圆形,而在故障状态为椭圆型,因此可以根据转子转过5个扇区时间内电流轨迹到α-β子空间原点距离的变化率来判定是否发生开路故障。其次,根据不同故障状态下逆变器端电压的输出特性,得到15种开路故障状态下三次谐波电流在基波旋转坐标系的轨迹分布特点。通过对比可知,在不同开路故障下,三次谐波电流轨迹分布的差异性很大,因此可以将轨迹分布特点作为故障定位的依据。在此基础上,分析了电机转速、负载转矩对三次谐波电流轨迹的影响。最后,采用以数字信号处理器为核心搭建的实验平台对所提出的故障诊断策略进行了验证。实验结果表明本文所述故障诊断策略在稳态和动态情况下均可以快速实现故障的判定与定位。
关键词:五相永磁同步电机;开路故障;三次谐波电流
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更新时间:2025-07-09
采用局部阈值分割的刀具损伤视觉检测方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
叶祖坤 1, 李恒 1, 查文彬 1, 何彦 2, 王禹林 1
2021, 55(4): 52-60. DOI: 10.7652/xjtuxb202104006
摘要:针对目前刀具损伤检测系统难以从采集的机床刀具损伤图像中自动识别到刀具损伤位置并精准测量刀具损伤量的难题,提出了一种采用局部阈值分割的刀具损伤视觉检测方法。该方法对采集的刀具图像进行灰度化、滤波降噪、旋转定位校正后,将刀具图像均分为多个小像素块,对每个像素块进行图像分割,获取每个像素块的分割阈值,即局部阈值,以最大的局部阈值为基准,对刀具图像进行整体像素扫描,同时结合形态学操作,实现刀具损伤位置识别,并基于识别到的损伤信息精准测量刀具损伤几何特征。搭建了离线检测试验平台,验证所提方法的有效性。试验结果表明:所提方法能够解决目前难以从刀具损伤图像中自动识别到刀具损伤位置并精准测量刀具损伤量的难题,与现有的局部方差法、自适应阈值法等方法相比,刀具损伤几何特征测量的平均准确率至少提升19%以上,具有较大优势。
关键词:刀具损伤;视觉检测;自动识别;局部阈值分割
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更新时间:2025-07-09
一种具有强抗噪性的深度学习故障诊断模型
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
吴春志, 吴守军, 冯辅周, 朱俊臻
2021, 55(4): 61-68. DOI: 10.7652/xjtuxb202104007
摘要:针对旋转机械运行环境噪声大,现有的基于深度学习的故障诊断模型抵抗强噪声干扰能力不足的问题,提出了一种具有强抗噪性的深度学习故障诊断模型(HAT-MSCNN)。首先将齿轮箱训练集正常状态下样本的频谱信号由大到小排列,取排序的第k个的幅值α为基准值,将训练集中所有样本的频谱信号低于α的值置0,降低了易与噪声耦合的低幅值频率成分对诊断模型的干扰,突出了高幅值频率成分对故障诊断模型的贡献,同时保留零值所在的位置信息。然后将经过此处理的训练集输入到由多种移动步长卷积核组合的多尺度卷积神经网络中进行训练,最终得到强抗噪性的故障诊断模型。以精确率和召回率的调和平均值F作为模型的评价指标,并使用加权梯度类激活映射方法可视化模型的分类权重,在具有丰富故障模式的PHM2009齿轮箱数据集上验证模型。将所提模型与以原始振动信号作为输入的Raw-MSCNN模型、以频谱信号作为输入的Frequency-MSCNN模型、以集合经验模态分解(EEMD)降噪后的信号作为输入的EEMD-MSCNN模型和以所提训练集样本构造方法处理后的信号作为输入的HAT-CNN模型进行对比,结果表明,所提模型在测试集信噪比为-4 dB时,诊断的F值为98.6%,比第二名的Frequency-MSCNN高了6.4%,在更强噪声干扰的测试集信噪比为-6 dB时,F值为89.1%,比Frequency-MSCNN高了10.9%,证明了所提的HAT-MSCNN模型具有在强噪声干扰下的抗噪能力。
关键词:故障诊断;卷积神经网络;降噪;齿轮箱
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更新时间:2025-07-09
杂波条件下利用一维卷积神经网络的认知雷达波形设计
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
赵俊龙, 李伟, 甘奕夫, 邹鲲
2021, 55(4): 69-76. DOI: 10.7652/xjtuxb202104008
摘要:针对单准则设计的波形难以满足雷达多状态和多任务的问题,提出了一种杂波条件下利用一维卷积神经网络的认知雷达波形设计(CRWD-1D-CNN)方法。首先,设定环境变量,并根据互信息准则和信干噪比准则来构建训练集和测试集; 其次,根据数据集的一维数据形式和采样点数,设计一个包含3个卷积层、2个全连接层的1D-CNN模型; 最后,使用训练集对1D-CNN模型进行训练,利用1D-CNN对一维数据之间非线性关系的学习能力来学习互信息准则和信干噪比准则,然后,使用训练后的1D-CNN生成波形。为衡量雷达综合性能,提出了一种目标最终识别率指标。实验结果表明,采用CRWD-1D-CNN方法设计的波形作为雷达发射信号时,与使用互信息准则生成的波形相比,雷达综合性能平均提升0.64%,与使用信干噪比准则生成的波形相比平均提升2.13%,证明了CRWD-1D-CNN方法可联合互信息准则和信干噪比准则,提高雷达综合性能。
关键词:波形设计;互信息准则;信干噪比准则;一维卷积神经网络
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更新时间:2025-07-09
超结构夹芯板及其低宽频振动带隙机理
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
李锁斌 1, 2, 魏儒义 2, 周安安 2, 李丽霞 3, 何彦斌 4, 李欣 5
2021, 55(4): 77-85. DOI: 10.7652/xjtuxb202104009
摘要:针对厚板类结构的低频减振问题,将超材料/结构概念引入夹芯板中,提出了一种夹芯型超板——超结构夹芯板,其结构主要由夹芯型周期基板和内嵌于其中的夹芯型周期振子组成,具有轻质、高刚度、厚尺度和低宽频振动带隙特性。对其减振机理进行理论研究发现:夹芯型周期基板的振动模式与夹芯振子的振动模式依据模态叠加原理分别主导系统响应,当二者的主模态相互耦合时,振子通过抑制夹芯型周期基板的主模态,使夹芯型超板中不产生波传播模式,形成振动带隙; 夹芯振子的刚度模式是影响带隙特性的主要因素,当其为混合刚度模式时,可实现带隙位置和带隙宽度一起调节,形成低宽频振动带隙。仿真结果表明:所设计的夹芯振子具有串并联刚度特性,致使振子中出现了两种刚度模式,分别对带隙位置和带隙宽度同时进行调节,最终于低频处将完全带隙扩宽了7倍。实验结果表明,所提出的夹芯型超板集夹芯板与超材料/结构二者优点于一体,实现了力学承载和低频带隙减振的统一,具有较好的低宽频减振特性,为厚板类结构的低频减振提供了新思路与方法。
关键词:夹芯板;超结构;振动带隙;低频减振;超材料
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更新时间:2025-07-09
面向误差传递的复杂机械产品装配单元划分方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张嘉锟, 陈琨, 于慧, 李丽丽, 高建民, 高智勇
2021, 55(4): 86-94. DOI: 10.7652/xjtuxb202104010
摘要:针对复杂机械产品直接进行装配误差建模与分析困难的问题,提出了一种面向误差传递的复杂机械产品装配单元划分方法。该方法首先根据产品装配工艺信息,同时考虑零件间的装配关系以及对产品装配质量起重要影响的测量关系,基于复杂网络构建零件层级关联网络; 其次采用模糊层次分析与专家打分相结合的方式为零件间关联关系赋权,得到零件层级关联加权网络,与传统方法相比,在一定程度上提高了零件关联关系强度的客观性; 然后基于零件层级网络的社团特性,采用改进的连边社团检测算法进行装配单元划分,不仅揭示出零件网络的层次性,还可以挖掘出属于不同装配单元的重叠零件,更加符合复杂产品结构特点; 最后以某型号汽轮机低压模块为例,验证了该方法的可行性和有效性。该方法为后期误差传递分析等研究奠定了基础,基于该方法得到的装配单元,可以进一步拓展构建装配特征层级误差传递网络,从而为复杂机械产品装配质量分析提供了一个较为完备的分析平台。
关键词:装配单元划分;误差传递;复杂网络
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更新时间:2025-07-09
负刚度非线性系统的回复力曲面参数辨识方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
胡方圆, 刘清华, 曹军义, 张颖
2021, 55(4): 95-106. DOI: 10.7652/xjtuxb202104011
摘要:针对负刚度非线性振子回复力的辨识困难问题,提出了一种基于回复力曲面的时域非参数辨识方法。对比分析了位移微分和加速度积分的数值处理方法,给出了利用实验数据绘制4种典型负刚度振子三维回复力曲面图及提取刚度力和阻尼力的方法。研究结果表明:对4种负刚度振子的数值模拟,多项式刚度力和阻尼力系数的辨识精度都可达95%以上。通过搭建实验平台对不同加速度水平下的多稳态振子进行了扫频实验,并基于设计方法建立了多稳态振子的回复力表面,表面识别结果与实测回复力面吻合较好,验证了回复力曲面法辨识负刚度非线性振子的有效性。该研究为能量俘获及振动控制领域的非线性研究提供了一种可行的方法。
关键词:负刚度振子:非线性回复力;回复力曲面
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更新时间:2025-07-09
射流角和质量流量比对涡轮端壁气膜冷却特性的影响
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张韦馨, 刘战胜, 杨星, 刘钊, 丰镇平
2021, 55(4): 107-115. DOI: 10.7652/xjtuxb202104012
摘要:为了提高实际燃机涡轮端壁的气膜冷却效率,对某航空发动机涡轮静叶端壁的气膜冷却特性进行了数值模拟研究。首先采用实验结果对湍流模型进行了校核,并验证了所研究模型的网格无关性,在此基础上研究了端壁离散气膜孔的气膜冷却特性,并采用给定实验端壁热流输入条件计算了整个端壁的换热特性; 分析了5种冷气质量流量比(1.4%、2.1%、2.7%、3.1%、3.8%)和5种气膜冷气射流角度(20°、25°、30°、35°、40°)下端壁离散气膜孔的流动特性、气膜冷却特性以及换热特性。计算结果表明:相同射流角(40°)条件下,冷气质量流量比为1.4%时,端壁平均气膜冷却效率达到0.21; 继续增大冷气质量流量比会导致气膜脱离端壁表面,使得端壁整体的气膜冷却效率下降; 随着冷气质量流量比增加,叶栅通道总压损失增加,强化了气膜孔出口处的气流掺混,增加了换热效率; 受到端壁二次流以及原有气膜孔结构的影响,气膜冷气射流角度为20°时冷却效果最佳,在相同质量流量比(1.4%)条件下,端壁平均气膜冷却效率达到0.27; 减小射流角度对端壁表面换热强度改变较小。
关键词:涡轮端壁;气膜冷却;射流角;数值研究
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更新时间:2025-07-09
透平动叶前缘冲击-气膜复合冷却与旋流-气膜复合冷却的热流耦合对比研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
刘钊, 贾哲, 张志欣, 丰镇平
2021(4): 116-125.
摘要:为研究高效燃气透平叶片前缘冷却方式,针对GE-E3高压透平第一级动叶前缘的冲击-气膜复合冷却结构进行了热流耦合数值研究,对比分析了冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却对动叶前缘复合冷却特性的影响。首先对5种湍流模型(标准k-ε模型、RNGk-ε模型、标准k-w模型、SSTk-w模型、SSTk-ωγ-Reθ转捩模型)在求解冲击-气膜复合冷却时的精度进行了考核,然后对网格无关性进行了验证,在此基础上详细对比分析了冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却条件下透平动叶前缘的综合冷却效率、流场结构和叶片前缘材料内部温度分布,并研究了质量流量比、气膜孔展向角度对叶片前缘冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却综合冷却性能的影响。结果表明:在计算范围内,任意冷气质量流量比和气膜孔展向角度下旋流-气膜复合冷却结构叶片前缘两侧的整体平均综合冷却效率均比冲击-气膜复合冷却结构的整体平均综合冷却效率高6%以上;冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却结构的动叶前缘平均综合冷却效率均随着冷气质量流量比的增大而增大。
关键词:冲击-气膜复合冷却;旋流-气膜复合冷却;叶片前缘;热流耦合
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更新时间:2025-07-09
输电线路故障对附近电场分布的影响
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
黄新波, 马一迪, 朱永灿, 曹雯
2021, 55(4): 126-134. DOI: 10.7652/xjtuxb202104014
摘要:为了研究输电线路故障对附近电场以及物体顶部附近电场分布的影响,基于Ansoft电磁仿真软件,建立具有弧垂的高压交流输电线路模型。对比分析了单相接地故障、两相接地短路故障、两相短路故障、三相短路故障等不同故障类型引起的高压交流输电线路附近电场的畸变。在此基础上构建了含有树木、建筑物的模型,分析各类故障发生后树木、建筑物附近电场强度的变化。结果表明:输电线路上不同的故障所产生的电场特征有着明显的差异,故障后线路附近的最大电场强度不会超过故障前的最大电场强度,且不同类型故障对线路周围的最大电场强度和电场幅值有不同程度的影响,有的故障类型甚至会出现“零点”,验证了利用电场变化诊断高压输电线路运行状态中故障类型的可行性。另外,故障发生后大幅提高了周围树木和建筑物顶部的电场强度,尤其是两相短路故障发生时,树木顶端的最大电场强度接近正常时的3.81倍,建筑物顶部附近的最大电场强度接近正常时的7.15倍,更容易造成电晕放电。研究结果可为今后输电线路的设计、故障诊断以及推进电网绿色发展提供参考。
关键词:输电线路故障;有限元法;电场分布;电场强度;绿色电网
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更新时间:2025-07-09
可获得发射分集的正交空频索引调制算法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
聂高阳, 王磊, 李灿霖
2021, 55(4): 135-144. DOI: 10.7652/xjtuxb202104015
摘要:针对正交空频索引调制(QSFIM)算法不能获得发射分集的缺陷,提出了一种用于多输入多输出-正交频分复用系统中可获得发射分集的正交空频索引调制(TDA-QSFIM)算法。该算法首先将两个调制符号通过哈达玛矩阵和旋转矩阵关联起来构造对角码,然后通过两次独立地选择空频资源块中的索引号,将对角码的同相和正交分量分别放在空频码的不同位置得到每个资源块上的发送信号码字。根据空频编码的秩准则,由于该算法在每个资源块上的码字设计使得发射分集阶数为2,因此该传输算法得到了更好的误比特率性能。仿真结果表明:在独立瑞利信道下,频谱效率为1.78 bit/(s·Hz
-1
)、误比特率为10
-5
时,TDA-QSFIM算法比QSFIM算法具有大约3.5 dB的性能增益; 在相关瑞利信道下,当误比特率为10
-3
时,TDA-QSFIM算法比QSFIM算法有大约5 dB的性能增益。
关键词:多输入多输出;正交频分复用;对角码;发射分集
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更新时间:2025-07-09
一种改进的单步多框目标检测算法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
王燕妮 1, 刘祥 1, 刘江 2
2021, 55(4): 145-153. DOI: 10.7652/xjtuxb202104016
摘要:针对单步多框目标检测算法(SSD)中存在的误检、漏检以及检测精度不够高等问题,提出了一种改进的SSD目标检测算法。该算法通过空洞卷积替换conv4_3卷积层及之前的两次标准卷积,扩大感受野,使用反卷积对不同尺度的特征图进行融合,使融合形成的特征图具有丰富的上下文信息,最后为特征图添加注意力模型,有效提取感兴趣区域的特征。仿真实验结果表明,改进算法在VOC2007数据集上较原算法检测精度提升0.9%,检测结果更加准确,一定程度上改善了误检、漏检等问题,同时仍满足实时性的要求。
关键词:目标检测;单步多框目标检测算法;空洞卷积;反卷积;注意力机制
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更新时间:2025-07-09
电子辐照下接地方式及工作电压对聚醚酰亚胺内带电特性的影响
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
尚鹏辉, 张博, 王鹏, 郑晓泉, 贺博, 乌江
2021(4): 154-161.
摘要:为了探究高能电子辐照下接地方式及高工作电压与沉积电荷共同作用对介质内部充电性能的影响,提出了一种三维介质内带电评估方法。首先采用Geant4软件模拟高能电子与介质的作用过程得到对应的电荷沉积速率及剂量率,再通过有限元方法求解三维电荷输运方程得出介质内的电场分布,最后以聚醚酰亚胺为研究对象,计算了不同接地方式、工作电压下介质内电场分布。结果表明:电子辐照下,接地方式主要影响接地面积及沉积电荷到接地侧的最大传输距离;增大接地面积、减小电荷传输距离能有效降低介质内电场强度。工作电压对介质内电场的影响取决于施压方式及电压,当工作电压从100V增大到5 000V,样品正面悬浮、底面加压(S-VS)或正面加压、底面悬浮(VS-S)时,介质内电场强度最大值相差不大且均不随工作电压变化,稳定在3.04×107 V/m;样品正面接地、底面加压(G-VS)时,内电场强度最大值从2.1×107 V/m减小至1.78×107 V/m,而正面加压、底面接地(VS-G)时,最大电场则从2.11×107 V/m增大到2.50×107 V/m。综上,高工作电压下可以增大聚醚酰亚胺样品的接地面积并采用正面接地、底面加压的施压方式来降低其内部放电风险。
关键词:高能电子辐照;介质内带电;接地方式;内电场强度
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更新时间:2025-07-09
干湿状态对红层软岩脆延特性影响的试验研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
吕龙龙, 廖红建, 伏映鹏, 邓博团
2021(4): 162-171.
摘要:为研究含水状态对脆延转化特性的影响,针对工程性质特殊的胡麻岭隧道红层软岩展开了系列试验,探究了干燥与天然含水状态试样脆延性区的强度变形规律。首先对干湿组红层软岩分别进行不同围压下的常规三轴压缩试验,进一步引入脆性指标对岩样脆性程度进行定量表征,并基于Mohr-Coulomb强度准则以及考虑结构强度的初始屈服面模型对各特征应力进行了分析。在此基础上通过试验,从宏细观尺度上探究了红层软岩脆延转化机理。研究表明:岩样干燥后,峰值强度增加了93.39%~145.35%,残余强度增加了77.83%~133.72%,脆延转化压力增加近40%,峰值应变降低了24.13%~88.92%;延性区的干湿试样的黏聚力近似为脆性区的1.8倍,但内摩擦角均小于脆性区,为脆性区的50.4%~90.5%;同时发现延性区试样在施加围压时已经进入了弹塑性变形阶段,且脆延转化压力等于等向固结压力。该研究内容可进一步丰富红层软岩的工程特性,并为穿越红层软岩地下工程的开挖支护提供理论依据。
关键词:红层软岩;脆延转化压力;干湿状态;脆性指标;初始屈服面
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更新时间:2025-07-09
多孔硅酸钙/明胶复合支架制备工艺及力学性能研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
李腾飞 1, 伍言龙 1, 赵广宾 1, 周昱 1, 刘亚雄 3, 高琳 1, 2, 丁信智 4
2021, 55(4): 172-180. DOI: 10.7652/xjtuxb202104019
摘要:针对可控复杂孔隙结构的多孔生物陶瓷支架难以通过传统方法制备、强度低、脆性大等问题,提出了一种将光固化工艺和渗透明胶工艺相结合的方法,制备了具有优异力学性能的多孔硅酸钙/明胶复合支架。通过扫描电子显微镜研究了不同明胶质量浓度复合支架的微观结构,探讨了明胶溶液质量浓度对多孔硅酸钙/明胶复合支架Z向和X-Y向力学性能的影响规律。结果表明:渗透明胶后,明胶填充了支架的部分微观孔隙并涂覆在支架表面。当明胶质量分数为5%和7.5%时,试样宏观孔隙连通性较好,强度和韧性得到了明显提高。此质量浓度范围下复合支架仍存在各向异性,在Z向的压缩强度提高了0.63~1.67倍,最高达到5.91 MPa,应力能密度提高了0.84~1.77倍,最高达到530×10
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; X-Y向的压缩强度提高了1.56~2.07倍,最高达到10.01 MPa,应力能密度提高了1.51~3.33倍,最高达到10.75×10
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J/m
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。因此,明胶质量分数为5%~7.5%是制备多孔硅酸钙/明胶复合支架的合适浓度。
关键词:硅酸钙陶瓷;明胶;复合支架;光固化;力学性能
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更新时间:2025-07-09
氧化铝填料含量和粒径对环氧树脂复合材料力学性能的影响
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
白德鹏 1, 贺云逸 2, 李亭 1, 王若丞 2, 刘智伟 1, 王昭 2, 金海云 2
2021, 55(4): 181-188. DOI: 10.7652/xjtuxb202104020
摘要:以双酚A型环氧树脂为基础树脂,以不同粒径、不同形态的微米氧化铝为填料,设计了复合材料的配方并制备了复合材料; 通过对复合材料力学性能以及显微结构的测试分析,研究了氧化铝填料含量、粒径和形态对环氧树脂复合材料力学性能的影响规律,分析了影响机理。结果表明:环氧树脂复合材料的力学性能随氧化铝填料体积分数的增加先增大后减小,当填料为5 μm球形氧化铝且填料的体积分数为3.22%时,复合材料的力学性能较好,拉伸强度与冲击强度分别可以达到77.62 MPa、13.92 kJ/m
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,较纯环氧树脂分别提升了30.48%与44.10%; 由显微结构可以看出,环氧树脂中的氧化铝填料在自身周围形成银纹,起到了吸收外界应力的作用,提高了复合材料的韧性; 观察氧化铝填料在环氧树脂中的分布可以发现,与其他粒径和形态的氧化铝填料相比,5 μm球形氧化铝填料在环氧树脂中分布较好,与环氧树脂的界面也较好,使得复合材料具有更好的力学性能。
关键词:氧化铝填料;环氧树脂复合材料;填料形态;力学性能;显微结构
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更新时间:2025-07-09
不同堆叠结构石墨烯对C
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O的吸附机制研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
邱海峰, 李雪, 王欢, 滕建强, 雷绍充, 李昕, 刘卫华, 韩传余, 胡龙
2021(4): 189-196.
摘要:为了研究石墨烯气敏传感器对C
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O的吸附机制,建立了2种不同堆叠结构石墨烯纳米条带:单层扶手椅型石墨烯纳米条带(MAGNRs)和由扶手椅型石墨烯纳米条带(AGNRs)与锯齿形石墨烯纳米条带(ZGNRs)拼接形成的石墨烯纳米条带(AGNRs-ZGNRs)。将C
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O分别吸附在MAGNRs及AGNRs-ZGNRs结构的表面,采用密度泛函理论第一性原理方法,通过计算吸附能、电荷转移和灵敏度,对不同堆叠结构石墨烯及3种含氧官能团(羟基,环氧基,羧基)修饰结构对C
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O的吸附性能进行理论分析和实验验证。结果表明:纯AGNRs-ZGNRs结构对C
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O的吸附能和电荷转移的绝对值比纯MGANRs结构的大,吸附距离也小,说明纯AGNRs-ZGNRs结构对C
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O的吸附性能更好;含氧官能团的修饰使得MAGNRs结构与纯MAGNRs结构相比对C
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O的吸附性能显著提升,其中羟基的修饰效果最好;含氧官能团的修饰使得AGNRs-ZGNRs结构与纯AGNRs-ZGNRs结构相比对C
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O的吸附能变化甚微,不仅没有提高对C
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O的吸附性能,反而有所降低。综合比较,采用羟基修饰的MAGNRs结构,吸附能的绝对值最大,为-1.12eV,吸附距离最小,为0.328nm,该结构更有利于实现对C
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O的检测。
关键词:石墨烯;含氧官能团;吸附能;电荷转移
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更新时间:2025-07-09
《西安交通大学学报》征稿简则
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
2021(4): 197.
摘要:《西安交通大学学报》是西安交通大学主办的自然科学综合性学术理论刊物,它以马克思列宁主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导,以促进科学技术发展、培育科技人才、为社会主义现代化建设服务为宗旨,坚持以"出精品、创名牌、办一流学报,争时效、促交流、举科技人才"为目标,主要登载机械、能源、动力、工程力学、电气、材料、电子、信息与控制、计算机等主学科,以及化学工程、生物医学工程、建筑、管理工程、数学、物理等学科方向的最新研究成果,
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更新时间:2025-07-09
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